يتميز كل فصل من فصول السنة بعدد كبير من الخصائص المناخية التي تميزه عن باقي فصول العام، كما أن هناك بعض الظواهر الطبيعية التي تحدث في كل فصل مختلفة عن الفصل الآخر. وهناك بعض النباتات التي تظهر في فصول معينة من العام. فمثلا، في فصل الخريف يمكننا ملاحظة سقوط أوراق الأشجار بشكل كبير، ولكن بالنسبة للظواهر الطبيعية، يمكننا ملاحظة حدوث بعض الصواعق والعواصف الرعدية، وعادة ما نجد أن الصواعق تظهر في فصل الشتاء بشكل كبير. وتلك الصواعق التي تحدث يمكن أن تكون سببا كبيرا في حدوث الكثير من الأضرار الجسيمة على عدد من المباني والممتلكات بشكل مباشر، كما أنها تشكل خطرا كبيرا على حياة الكثير من الناس. ولذلك، تم إنشاء ما يعرف باسم موانع الصواعق، واليوم سنتعرف عن قرب على موانع الصواعق وكيفية عملها.
كيف تحدث الصواعق
تحدث الصواعق نتيجة تفريغ الكهرباء، وتسبب في العواصف الرعدية الكبيرة، وهي عبارة عن شرارة ضخمة من الضوء تعرف باسم البرق. ثم يليها صوت قوي جدا يعرف باسم الرعد. كما يمكن حدوث البرق في بعض الأحيان داخل السحابة نفسها أو بين سحابتين، ويمكن أيضا حدوثه بين السحابة والأرض.
وتقوم الصواعق بتسخين الهواء بدرجة حرارة أعلى بكثير من درجة حرارة الشمس، وتقدر بحوالي 30000 درجة مئوية، وتمتد داخل الهواء مما يؤدي إلى حدوث انفجار كبير، وتبدأ في البداية كموجة من الصاعقة ثم تتحول بعدها إلى موجة صوتية تصل إلى أذني جميع البشر. كما يمكن للرعد أن ينتقل من جميع الاتجاهات بسرعة تصل إلى حوالي 738 ميل في الساعة، أي ما يعادل 1.188 كيلومتر في الساعة. وبالإضافة إلى ذلك، يعتبر البرق أسرع بكثير من الرعد، حيث يعرف أن سرعة الضوء أكبر بكثير من سرعة الصوت، حيث يمر البرق بمسافة تقدر بميل واحد كل خمس ثوان، أي أن الكيلومتر الواحد يمر به في ثلاث ثوان فقط.
كيف يعمل مانع الصواعق
يعد منع الصواعق واحدا من أهم الابتكارات الحديثة التي تحمي البشر من أي خطر. فعادة ما تشكل الصواعق تهديدا لحياة الإنسان، خاصة في فصل الشتاء، وتظهر في جميع أنحاء العالم. ويكمن خطر الصواعق في الشحنات الكهربائية الهائلة التي تحملها، والتي تفرغ في أي شيء يصادفه الصاعقة، مثل المباني والمنشآت وغيرها. ويتميز منع الصواعق بفعاليته في حماية البنى التحتية.
تطورت العديد من الابتكارات لتصبح أشياء مميزة للغاية وتستخدم في العديد من الخدمات، بما في ذلك مانعات الصواعق. يتم صنع مانعات الصواعق من مواد معدنية متنوعة، وعادة ما تكون بشكل رأس مدبب على القطعة المعدنية المثبتة عادة في المباني العالية. يتم تفريغ الشحنات الكهربائية من خلال هذه القطعة المعدنية، ويتم ذلك باستخدام الخواص الفيزيائية المتعددة لحركة الشحنات الكهربائية في المواد الموصلة للتيار الكهربائي. تتوزع الشحنات الكهربائية بانتظام على السطح الخارجي للمواد الموصلة بفضل هذه الطريقة، وتجعل الرأس المدبب الذي يحتوي على منحنيات كبيرة قادرا على تحمل كمية كبيرة من الشحنات الكهربائية التي تحملها الصواعق عند وقوعها.
اثناء حدوث الصاعقة تقوم موانع الصواعق بعملها، وهي الحد من التدمير الذي تقوم به الصاعقة اثناء حدوثها، وهي تعمل على امتصاص صدمة الصواعق الكهربائية وتفريغها بداخل الارض، وذلك بدلا من انتشار تلك الشحنة الكهربائية الكبيرة التي تحملها الصواعق على المباني او على الأشخاص اثناء حدوث الصاعقة.
تُعرف العملية التي يتم فيها وضع شيء على الأرض لتفريغ الشحنات الكهربائية باسم `التأريض`، وتستخدم هذه العملية على العديد من الأجهزة الكهربائية التي تحتاج إلى كمية من الكهرباء حتى تعمل، وذلك لتفريغ الشحنات الكهربائية على الأرض بدلًا من التأثير على الإنسان وصحته بشكل سلبي.
المعلومات الهامة عن الصواعق
تحتوي البطارية على حوالي 30 كيلو أمبير، ويتم نقلها بما يعادل 5 كولومب من الكهرباء و500 جول من الطاقة الكهربائية.
أما بالنسبة للصواعق التي تحمل العديد من الشحنات الكهربائية الموجبة، فإنها تحتوي على نحو 300 أمبير كهربائي، وهذا يعادل حوالي 10 أضعاف قوة الصواعق التي تحمل الشحنات الكهربائية السلبية.
تستمر مدة الصواعق الكهربائية عادة لحوالي 30 ميكرو ثانية، ودرجة الحرارة في المناطق المجاورة للبرق يمكن أن تصل إلى حوالي 36000 درجة فهرنهايت، وهذا يعادل ثلاثة أضعاف درجة حرارة الشمس، وبسبب هذا الأثر التدميري الكبير، فإن الصاعقة تؤثر بشكل كبير على كل ما تصيبه.